CN212770592U - 一种生物质负压中温气化炉耦合锅炉燃烧系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种生物质负压中温气化炉耦合锅炉燃烧系统，涉及生物质气化的技术领域，包括热载体仓、生物质物料仓、第一风机、气化炉、旋风分离器、引风机、锅炉、第二风机，热载体仓与气化炉连接，生物质物料仓与气化炉连接，第一风机与气化炉连接，第二风机与气化炉连接，气化炉与旋风分离器连接，旋风分离器与引风机连接，引风机与锅炉连接，锅炉与第二风机连接，且气化炉设有排渣通道，旋风分离器设有排炭通道，锅炉设有排气通道。通过引入一部分锅炉中的烟气进入气化炉，不仅有效降低气化炉内气化气的温度，且有效稀释焦油在气化气中的浓度，在不影响气化热效率的同时，对防止气化气输送过程中的焦油析出具有一定的益处。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物质气化的技术领域，更具体地说，它涉及一种生物质负压中温气化炉耦合锅炉燃烧系统。
背景技术
生物质数量巨大，是一种重要的可再生能源。目前生物质气化技术应用的重要途径是：将生物质气化炉与燃煤锅炉进行耦合发电，气化炉产生的气化气维持在高温下进入到下游的锅炉中焚烧，避免焦油析出带来的系统故障问题。
气化炉一般为微正压进料与微正压运行，主要原因包括：1)生物质流化床气化炉出口的气化气温度一般高于700℃，气化气引风机一般最高仅能够承受650℃的温度，因此引风机无法直接连接到气化气出口上；2)将气化气降温至400℃亦很难实现，气化气含有可燃气体，难以将其直接与空气进行换热，否则将有安全隐患；3)如果将气化气与导热油等惰性介质换热，在将导热油用于预热空气，至少增加两套换热器，同时，气化气中含尘较大、含有焦油，做换热的同时，极易堵塞换热器，此种换热方案难以实施。
正压进料在煤气化炉中非常常见，也得到了广泛应用。但受限于生物质物料松散、粘性大等特点，对生物质直接使用正压进料，对进料系统、气化炉的安全性提出了巨大挑战。一般常用的手段为将生物质进行压块处理，提高料仓中物料的堆积高度，使气化炉内的正压气化气无法克服料仓中的物料压阻，实现正压进料。但该种方式除了增加了原料预处理的成本、降低了气化炉原料适应性以外，压块燃料在气化炉内的良好的流化也难以保证。
相比而言，负压进料极大地增加了原料的适应性，生物质原料经破碎后，无需进行压块处理，特别是当不同生物质原料混合进料时，更具有显著优势。同时，松散的生物质原料进入到气化炉后，其流化状态更易得到控制。然而，如果直接在气化炉出口布置引风机，使气化炉内保持负压，则受限于引风机难以长时间承受较高的气化气温度，易发生引风机故障、负压状态难以维持等问题。
实用新型内容
针对实际运用中这一问题，本实用新型目的在于提出一种生物质负压中温气化炉耦合锅炉燃烧系统，具体方案如下：
一种生物质负压中温气化炉耦合锅炉燃烧系统，包括热载体仓、生物质物料仓、第一风机、气化炉、旋风分离器、引风机、锅炉、第二风机，所述热载体仓的出料口与所述气化炉的进料口连接，所述生物质物料仓的出料口与所述气化炉的进料口连接，所述第一风机的出风口与所述气化炉的进风口连接，所述第二风机的出风口与所述气化炉的进风口连接，所述气化炉的出风口与所述旋风分离器的进风口连接，所述旋风分离器的出风口与所述引风机的进风口连接，所述引风机的出风口与所述锅炉的进风口连接，所述锅炉的出风口与所述第二风机的进风口连接，且所述气化炉设有排渣通道，所述旋风分离器设有排炭通道，所述锅炉设有排气通道。
进一步优选地，所述生物质物料仓与所述气化炉之间设有进料螺杆。
进一步优选地，所述引风机与所述锅炉之间设有单向阀。
进一步优选地，所述排气通道的出风口与烟囱连接。
进一步优选地，所述排渣通道包括冷渣机和储渣管，所述气化炉与所述冷渣机连接，所述冷渣机与所述储渣管连接。
进一步优选地，所述排炭通道包括排炭冷却机和储炭罐，所述旋风分离器与所述排炭冷却机连接，所述排炭冷却机与所述储炭罐连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
(1)本系统采用负压进料，保证生物质进料顺畅的同时，降低气化炉对于进料生物质原料物性的要求，且负压进料有效避免气化气从气化炉的进料口反冲至料仓的情况发生，确保气化炉的安全性；
(2)本系统通过引入一部分锅炉中的烟气进入气化炉，不仅有效降低气化炉内气化气的温度，且有效稀释焦油在气化气中的浓度，在不影响气化热效率的同时，对防止气化气输送过程中的焦油析出具有一定的益处。气化炉的气化气出风口温度下降，降低下游旋风分离器的工作温度，提高旋风分离器使用寿命，同时也降低了旋风分离器下游排炭冷却机的故障率，有效提高生物炭排出安全性。
附图说明
图1为本实用新型实施例整体示意图。
附图标记：1、热载体仓；2、生物质物料仓；3、第一风机；4、气化炉；5、旋风分离器；6、引风机；7、锅炉；8、第二风机；9、排渣通道；91、冷渣机；92、储渣管；10、排炭通道；101、排炭冷却机；102、储炭罐；11、排气通道；12、进料螺杆；13、单向阀；14、烟囱。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此。
如图1所示，一种生物质负压中温气化炉耦合锅炉燃烧系统，包括热载体仓1、生物质物料仓2、第一风机3、气化炉4、旋风分离器5、引风机6、锅炉7、第二风机8。气化炉4共设有两个进料口、两个进风口、一个出风口，热载体仓1的出料口与气化炉4其中一个进料口通过管道连接，生物质物料仓2的出料口与气化炉4另一个进料口通过管道连接，且生物质物料仓2与气化炉4之间设有进料螺杆12。气化炉4的出风口与旋风分离器5的进风口通过管道连接，旋风分离器5的出风口与引风机6的进风口通过连接，引风机6的出风口与锅炉7的进风口通过管道连接，且在引风机6与锅炉7之间设有单向阀13，利用单向阀13以便于调节进入锅炉7中的气体量。锅炉7设有排气通道11，利用排气通道11将锅炉7燃烧烟气一部分由烟囱14排出，另一部分导入第二风机8。其中，第二风机8的出风口与气化炉4其中一个进风口通过管道连接，第二风机8的进风口通过管道设有两个分支进风口，第二风机8的其中一个进风口与排气通道11连接，另一个进风口与外部空气连接。同时，第一风机3的出风口与气化炉4另外一个进风口通过管道连接，利用第一风机3将外部空气引入气化炉4内形成气化过程的流化风。
进一步的，气化炉4与冷渣机91通过管道连接，冷渣机91与储渣管92通过管道连接，冷渣机91和储渣管92组合形成气化炉4的排渣通道9。旋风分离器5与排炭冷却机101通过管道连接，排炭冷却机101与储炭罐102通过管道连接，排炭冷却机101和储炭罐102组合形成旋风分离器5的排炭通道10。
本系统采用负压进料，保证生物质进料顺畅的同时，降低气化炉4对于进料生物质原料物性的要求，且负压进料有效避免气化气从气化炉4的进料口反冲至料仓的情况发生，确保气化炉4的安全性。
本系统具体工作步骤如下：
步骤1、启动系统，按预设配比将生物质流化床载体放入热载体仓1进入气化炉4，生物质流化床载体可选择海沙、石英砂、河沙、煤渣等物质。将生物质原料放入生物质物料仓2中进入气化炉4，生物质流化床载体与生物质原料在气化炉4中进行气化；
步骤2、第一风机3将外部空气引入气化炉4中，作为生物质气化过程的流化风；
步骤3、生物质气化过程中所排出的底渣通过冷渣机91排出落入储渣罐；
步骤4、气化炉4中生成的气化气夹带生物炭进入旋风分离器5，旋风分离器5将生物炭分离并通过排炭冷却机101排出落入储炭罐102；
步骤5、通过引风机6将旋风分离器5中的气化气引入锅炉7进行充分燃烧；
步骤6、气化气于锅炉7充分燃烧后产生烟气经换热后，一分部烟气由排气通道11通过烟囱14排出，一部分烟气通过第二风机8进入气化炉4，且通过第二风机8将外部空气再次引入气化炉4中。
本实用新型的空白对比例：
针对50kg/h的生物质气化进行试验，第二风机8未与锅炉7连接(第二风机8未采用引入烟气工艺步骤)。以玉米秸秆作为原料，粒径2-15mm。第一风机3的风量为28Nm3/h，第二风机8的空气流量为12Nm3/h。
实现气化炉4的稳定产气，进入引风机6的气化气温度约为630℃，气化热效率为83.9％。
本实用新型的实施例一：
针对50kg/h的生物质气化进行试验，第二风机8与锅炉7连接(第二风机8采用引入烟气工艺步骤)。以玉米秸秆作为原料，粒径2-15mm。第一风机3的风量为28Nm3/h，第二风机8中空气流量为5.8Nm3/h，烟气流量为7.2Nm3/h。
实现气化炉4的稳定产气，进入引风机6的气化气温度约为423℃，气化热效率为83.6％。
本实用新型的实施例二：
针对50kg/h的生物质气化进行试验，第二风机8与锅炉7连接(第二风机8采用引入烟气工艺步骤)。以玉米秸秆作为原料，粒径2-15mm。第一风机3的风量为28Nm3/h，第二风机8中空气流量为6.5Nm3/h，烟气流量为6.8Nm3/h。
实现气化炉4的稳定产气，进入引风机6的气化气温度约为452℃，气化热效率为82.3％。
本实用新型的实施例三：
针对50kg/h的生物质气化进行试验，第二风机8与锅炉7连接(第二风机8采用引入烟气工艺步骤)。以玉米秸秆作为原料，粒径2-15mm。第一风机3的风量为28Nm3/h第二风机8中空气流量为4.6Nm3/h，烟气流量为8.5Nm3/h。
实现气化炉4的稳定产气，进入引风机6的气化气温度约为405℃，气化热效率为83.1％。
综上可知：通过引入一部分锅炉7中的烟气进入气化炉4，不仅有效降低气化炉4内气化气的温度，且有效稀释焦油在气化气中的浓度，在不影响气化热效率的同时，对防止气化气输送过程中的焦油析出具有一定的益处。气化炉4的气化气出风口温度下降，降低下游旋风分离器5的工作温度，提高旋风分离器5使用寿命，同时也降低了旋风分离器5下游排炭冷却机101的故障率，有效提高生物炭排出安全性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种生物质负压中温气化炉耦合锅炉燃烧系统，其特征在于，包括热载体仓(1)、生物质物料仓(2)、第一风机(3)、气化炉(4)、旋风分离器(5)、引风机(6)、锅炉(7)、第二风机(8)，所述热载体仓(1)的出料口与所述气化炉(4)的进料口连接，所述生物质物料仓(2)的出料口与所述气化炉(4)的进料口连接，所述第一风机(3)的出风口与所述气化炉(4)的进风口连接，所述第二风机(8)的出风口与所述气化炉(4)的进风口连接，所述气化炉(4)的出风口与所述旋风分离器(5)的进风口连接，所述旋风分离器(5)的出风口与所述引风机(6)的进风口连接，所述引风机(6)的出风口与所述锅炉(7)的进风口连接，所述锅炉(7)的出风口与所述第二风机(8)的进风口连接，且所述气化炉(4)设有排渣通道(9)，所述旋风分离器(5)设有排炭通道(10)，所述锅炉(7)设有排气通道(11)。
2.根据权利要求1所述的生物质负压中温气化炉耦合锅炉燃烧系统，其特征在于，所述生物质物料仓(2)与所述气化炉(4)之间设有进料螺杆(12)。
3.根据权利要求1所述的生物质负压中温气化炉耦合锅炉燃烧系统，其特征在于，所述引风机(6)与所述锅炉(7)之间设有单向阀(13)。
4.根据权利要求1所述的生物质负压中温气化炉耦合锅炉燃烧系统，其特征在于，所述排气通道(11)的出风口与烟囱(14)连接。
5.根据权利要求1所述的生物质负压中温气化炉耦合锅炉燃烧系统，其特征在于，所述排渣通道(9)包括冷渣机(91)和储渣管(92)，所述气化炉(4)与所述冷渣机(91)连接，所述冷渣机(91)与所述储渣管(92)连接。
6.根据权利要求1所述的生物质负压中温气化炉耦合锅炉燃烧系统，其特征在于，所述排炭通道(10)包括排炭冷却机(101)和储炭罐(102)，所述旋风分离器(5)与所述排炭冷却机(101)连接，所述排炭冷却机(101)与所述储炭罐(102)连接。
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